基于单片机的步进电机控制02.doc

毕业设计报告 题 目： 步进电机控制 系 别 电信系 专 业 电气2班 姓 名 学 号 指导教师 完成日期 年 月 摘 要 步进电机是一种纯粹的数字控制电机，是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。 本文应用单片机AT89C51和脉冲分配器PMM8713，步进电机驱动器，光电隔离器4N25等，构建了步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。通过AT89C51和脉冲分配器PMM8713完成步进电机的各种运行控制方式，实现步进电机在相拍的工作方式下的正反转控制和加减速控制。动，带动工作台的直线运动整个系统采用模块化设计，结构简单，可靠，通过人机交互换接口可实现各功能设置，操作简单，易于掌握。该系统可应用于步进电机控制大多数场合。 实践证明基于单片机控制的步进电机比传统的步进控制器具有更好的性能，更加简单、方便、可靠。本设计的主要研究对象就是开环伺服系统中最常用的执行器件——步进电机。 关键词: 步进电机，单片机，正反转控制，加减速控制目 录 第一章 绪论 1 1.1 步进电机及其发展 1 1.2 步进电机在我国的发展应用及前景 1 1.3 本文研究内容 2 第二章 步进电机的分类、结构、工作原理及特性 3 2.1 步进电机的概念 3 2.2 步进电机的特点 3 2.3 步进电机的结构及工作原理 4 2.4 步进电机的常用术语 7 2.5 步进电机的振荡和失步 7 2.6 阻尼方法 8 第三章 步进电机的驱动 10 3.1 单电压功率驱动接口 10 3.2 双电压功率驱动接口 11 3.3 高低压功率驱动接口 11 第四章 步进电机的单片机控制 13 4.1 步进电机控制系统组成 13 4.2 步进电机控制系统原理 13 4.3 脉冲分配 14 4.4 步进电机与微型机的接口电路 16 第五章 步进电机的运行控制 17 5.1 步进电机的速度控制 17 5.2 步进电机的位置控制 17 5.3 步进电机的加减速控制 18 第六章 步进电机的程序设计 20 6.1 程序框图 22 6.2 汇编程序 24 设计总结 26 致 谢 27 参考文献 28  第一章 绪论 1.1 步进电机及其发展 步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机，大型望远镜，卫星天线定位系统等等。随着经济的发展，技术的进步和电子技术的发展，步进电机的应用领域更加广阔，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。 步进电机的原始模型起源于1830年至1860年，1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氩弧灯的电极输送机构中，这被认为最早的步进电机。 1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。到20世纪60年代后期，在步进电机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电机应运而生。步进电机往后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。 图1.1 步进电机的外观图 1.2 步进电机在我国的发展应用及前景 我国步进电机的研究及制造起始于本世界50年代后期，从50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。我国在文化大革命中开始大量生产和应用步进电机，例如江苏、浙江、北京、南京、四川等各地都有投入生产，而且都在各行业使用，其中的驱动电路所有半导体器件都是完全国产化的，当时是全分立元器件构成的逻辑运算电路，还有电容耦合输入的计数器，触发器，环形分配器。中等耐压的大功率半导体器件也完全国产化。70年代初期，步进电机的生产和研究都有所突破，除反映在驱动器设计方面的长足进步以外，对反应式步进电机本体的设计研究发展到一个较高的水平。70年代中期至80年代中期为成品发展阶段，新品种高性能电动机不断被开发。至80年代中期以来，由于步进电机精确模型做了大量研究工作，各种混合式步进电机及驱动器作为产品广泛利用。 目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给户在产品选型、使用中造